中国药科大学物理化学考研真题及详细解答 2003PDF.pdf

第 1 页 中 国 药 科 大 学 2003 年攻读硕士学位研究生入学考试 物理化学试题 试题答案与分析 仅供参考 一 选择题 共 40 分 2 分 小题 1 一定量的理想气体 经不同途径循环一 周后 则 C A 无论经何种途径 各途径上的功值相等 B 无论经何种途径 各途径上的热量值相 物理化学试题 第 2 页 等 C 无论经何种途径 每一条途径上的热量 与功值相等 D 无论经何种途径 每一条途径上的热量 与功值无关 点评 虽然功和热都是途径函数 path function 但是因为内能是状态函数 state function 所以经过一个循环后 内能变化为零 根据热力学第一定律 无论途径如何 都有热量 物理化学试题 第 3 页 和功值相等的结果 物理化学试题 第 4 页 2 有一个真空绝热瓶子 通过阀门和大气 相隔 当阀门打开时 大气 视为理想气体 进 入瓶中 此时瓶内气体的温度将 A A 升高 B 降低 C 不变 D 不确定 点评 设终态时绝热瓶内所包含的空气为体 系 始态和环境间设想有一界面 物理化学试题 第 5 页 打开阀门后 n mol 空气进入瓶内 在此过 程中 环境对体系作功 o 1 p V 体系对绝热瓶子 作功为零 体系作净功 o 1 p V 绝热过程热交换 Q 0 o 11 UWp VnRT 1 又理想气体的任意过程中 有 21 V UCTT 2 联立 1 2 式得 物理化学试题 第 6 页 121VV nRTC TC T 211 p V VV C nRC TTT CC 空气可以假设为双原子的理想气体 绝热指数 1 4 1 所以 T2 1 4T1 温度升高 物理化学试题 第 7 页 3 在 298 K 10132 Pa 下 化学反应 Zn s CuSO4 m1 ZnSO4 m2 Cu s 此反应可在烧杯中进行 反应热效应为 Q1 反应 体系的焓变为 rHm 1 如果将反应安排成可逆电 池进行 反应热效应为 Q2 反应体系的焓变为 rHm 2 则 C A rHm 1 rHm 2 Q1 Q2 B rHm 1 rHm 2 Q1 Q2 C rHm 1 rHm 2 Q1 Q2 物理化学试题 第 8 页 D rHm 1 rHm 2 Q1 Q2 点评 不管反应如何进行 其焓变相等 因 为焓 H 是状态函数 而 Q 不同 因为 Q 是途径 函数 物理化学试题 第 9 页 4 理想气体与温度为 300 K 的大热源接触 作等温膨胀吸热为 600 J 而所作的功是变到相 同终态最大功的 20 则体系的熵变为 B A 2 J K 1 B 10 J K 1 C 100 J K 1 D 10 J K 1 点评 虽然是等温过程 但由于题干后半部 关于作功能力的描述可以断定并非一个 可逆 物理化学试题 第 10 页 等温膨胀过程 等温可逆膨胀时 其吸热为 600 20 3000 J 因此熵变为 1 3000 10 J K 300 S 不要以为等温过程就是等温可逆过程 这就是一 个很好的例子 为近年来少见之题 物理化学试题 第 11 页 5 某气体的状态方程为 pVm RT bp b 0 1 mol 该气体向真空膨胀后 其温度将 C A 上升 B 下降 C 不变 D 先升后降 点评 气体的焦耳系数为 物理化学试题 第 12 页 V U V p pT TT VC 可以证明对该气体 焦耳系数 J 0 U T V 所以进行焦耳过程时 温度保持不变 物理化学试题 第 13 页 6 在一定的温度压力下 A B 形成理想溶 液 液相中两物质摩尔比 xA xB 5 1 与溶 液成平衡的气相中 A 的摩尔分数为 0 5 则 A B 的饱和蒸气压之比为 C A 5 B 1 C 0 2 D 0 5 解 根据道尔顿定律 物理化学试题 第 14 页 A A AB 0 5 p y pp 所以 AB pp 根据拉乌尔定律 有 AA BB 5 51 1 51 pp pp 物理化学试题 第 15 页 所以 A B 1 5 p p 物理化学试题 第 16 页 7 假定正离子的迁移速率是负离子迁移速 率的两倍 同一价离子 当有 3F 电量通过电 解池时 两极各有物质析出 则此时通过电解池 内有一横截面的离子为 B A 正负离子各 3 mol B 2 mol 正离子 1 mol 负离子 C 2 mol 负离子 1 mol 正离子 D 不能确定 物理化学试题 第 17 页 8 25 时 某离子在两种混合稀溶液中的 活度系数相同 由此可知 C A 该离子在两种混合溶液中的浓度相同 B 该离子在两种混合溶液中的活度相同 C 该离子在两种溶液中的离子强度相同 D 该离子在两种混合溶液中的浓度和活度 均相同 点评 此即为 Lewis 经验公式 ln AI 物理化学试题 第 18 页 9 在下列电池中 哪个电池的电动势与氯 离子的活度无关 B A Zn ZnCl2 a1 KCl a2 AgCl Ag B Ag AgCl KCl a Cl2 p Pt C Pt H2 p1 HCl a Cl2 p2 Pt D Zn ZnCl2 a Cl2 p Pt 点评 只要写出 Nernst 方程即可解题 物理化学试题 第 19 页 10 任一原电池在恒温恒压及可逆条件下放 电时 其与环境之间交换的热量 B A 为零 B 等于 T S C 等于 H D 不能确定 点评 注意区分恒压热和可逆热 p QH 封闭体系 其它功的恒压过程 r QT S 封闭体系的可逆过程 物理化学试题 第 20 页 11 在电解池的阴极上首先发生还原作用而 放电的是 C A 标准还原电极电势最大的反应 B 标准还原电极电势最小的反应 C 极化电极电势最大的反应 D 极化电极电势最小的反应 点评 本题就是关于放电优先顺序问题 对 于阴极上的反应 当然是氧化性强的离子优先放 电 物理化学试题 第 21 页 12 在化学动力学中 质量作用定律 C A 适用于任一恒温反应 B 只适用于理想气体恒温反应 C 只适用于基元反应 D 只适用于恒温恒容化学反应 点评 只能说 C 答案是基本正确的 Law of mass action 化学反应的速率和反应 物的有效质量成正比 原理的有效性 1 基元反应 2 反应物 物理化学试题 第 22 页 的浓度不太大 而且其速率真正有反应的化学过 程决定 物理化学试题 第 23 页 13 催化剂的主要作用为 D A 使反应的 rG 越负 故反应越容易进行 B 使反应速率增大 产率增加 C 对放热反应 使反应放更多的热 D 降低活化能 点评 催化机理 1 参与化学反应 2 降低活化能或者增大活化熵 3 不能改变 H S G o K 等 物理化学试题 第 24 页 14 恒容下氨在钨催化剂上分解反应 当初 始压力为 26664 Pa 1129 K 时经 500 s 压力改为 7599 Pa 1000 s 压力改变 15190 Pa 则此反应的 反应级数为 A A 0 级 B 1 级 C 1 5 级 D 2 级 解 反应物 NH3的压力 匀速 降低 物理化学试题 第 25 页 759915190 5001000 符合 0 级反应特征 33 NHNH d d pp k tt 因此是 0 级反应 物理化学试题 第 26 页 15 平行反应 A B g 产物 C g 副产物 1 2 已知反应的活化能 Ea 1 80 kJ mol 1 Ea 2 40 kJ mol 1 为有利于 B g 的生成 应当采取以 下哪种措施 B A 恒温反应 物理化学试题 第 27 页 B 升高反应温度 C 降低反应温度 D 将副产物及时排出反应器 物理化学试题 第 28 页 16 对于 As2S3溶胶 下列电解质的聚沉值 大小排列次序为 D A CaCl2 KCl LiCl K2SO4 B K2SO4 LiCl KCl CaCl2 C K2SO4 KCl LiCl CaCl2 D LiCl KCl K2SO4 CaCl2 解 因为 As2S3溶胶带负电 因此优先考虑 正离子 正离子有 Li K Ca2 聚沉值的大 小顺序是 Li K Ca2 钾盐有 KCl 和 K2SO4 物理化学试题 第 29 页 因此要考虑 Cl 和 2 4 SO 对聚沉的影响 聚沉值的 大小顺序是 2 4 SO Cl 可见正确的答案应该是 LiCl K2SO4 KCl CaCl2 物理化学试题 第 30 页 17 某材料的细粉 密度与水相同 能漂浮 在水面上 用该材料制成毛细管插入水中后 水 在毛细管中 B A 上升 B 下降 C 无法确定 D 不升不降 物理化学试题 第 31 页 18 U形管的两个管口分别有半径为1 10 2 m 和 2 5 10 2 m 的小液泡 如右图 平衡时液 柱显示的压差 p 为 液体 50 10 2 N m 1 A A 12 Pa B 6 Pa C 24 Pa D 3 Pa 物理化学试题 第 32 页 物理化学试题 第 33 页 19 2HI g I2 g H2 g 用波长为 253 7 nm 的紫外光照射碘化氢时 吸收 307 J 的 光能 有 1 30 10 3 mol HI 分解 则量子效率 为 普朗克常数 h 6 626 10 34 J s 光速为 c 3 0 108 m s 1 阿伏加德罗常数 L 6 022 1023 mol 1 B A 1 0 B 2 0 C 3 0 物理化学试题 第 34 页 3 5 解 量子效率定义为 发生反应的分子数 被吸收的光量子数 入射光的 Einstein 为 5 9 0 1196 4 714 10 J mol 253 7 10 Einstein 被吸收的光量子的量为 物理化学试题 第 35 页 4 5 307 6 512 10 mol 4 714 10 量子效率为 3 4 1 30 10 1 996 6 512 10 物理化学试题 第 36 页 20 在一定温度下 有以下平衡存在 223 432 43 Ng3Hg2NHg NH HSsNHgH Sg NH ClsNHgHClg 一开始向反应器中放 NH4HS s NH4Cl s 两 种固体以及物质的量之比为3 1的氢气和氮气 平衡时系统的组分数为 B A K 4 B K 3 物理化学试题 第 37 页 C K 2 D K 1 点评 物种数 S 7 独立的化学平衡数 R 3 浓度限制条件 R 1 所以 K S R R 7 3 1 3 物理化学试题 第 38 页 二 填空题 共 50 分 1 4 分 吸附等量线是 1 可用吸附等 量线求 2 热效应 答 吸附等量线是吸附量一定时 吸附压和 吸附温度的关系曲线 可用吸附等量线求出吸附热效应 物理化学试题 第 39 页 2 4 分 下图是 Bi Sb 体系相图 画出 Bi 含 50 的体系熔融液冷却时的步冷曲线 物理化学试题 第 40 页 271 Bi Sb 630 t T 物理化学试题 第 41 页 3 4 分 298 K 时 乙醇水溶液的界面张 力 N m 1 和乙醇浓度 c mol dm 3 的关系为 3692 72 100 5 100 2 10cc 当乙醇浓度为 0 5 mol dm 3溶液的界面吸附量为 1 0 10 10 物理化学试题 第 42 页 4 5 分 请用 Kelvin 公式解释液体的过热 现象 并提出相应的解决方法 答 当有小气泡在液体内部产生时 由于附 加压力的影响 因此液体的蒸气压至少要反抗附 加压力和大气压 而曲率半径又取负值 液体的 饱和蒸气压小于平面液体的蒸气压 为了使液体 的蒸气压等于外压 附加压力 大气压 必须 升高温度 从而导致了液体过热现象 加入一些 多孔物质 由于多孔物质含有较多的半径较大的 物理化学试题 第 43 页 气泡 从而可以直接越过小气泡最难生成的阶段 而沸腾 因此可以消除过热现象 物理化学试题 第 44 页 5 5 分 可用 10 FeCl3水溶液在热水中 水解制备 Fe OH 3溶胶 试画出 Fe OH 3的胶团 结构示意图 点评 Fe OH 3溶胶的结构简图 3 Fe OH FeO ClCl x m nnxx iii 至于结构示意图参见山东大学教材 page 427 物理化学试题 第 45 页 6 5 分 溶液中 溶质 B 的化学势表达式 为 BB lnT pRTx B B T p 是指 xB 1 符合亨利定律的假想标准态 物理化学试题 第 46 页 7 4 分 将反应 Pb s HgO s Hg l PbO s 设计成电池 其电池表达式为 Pb s PbO s OH HgO s Hg l 点评 电池的正 负极都是第二类电极 这 是这几年来的第一次 物理化学试题 第 47 页 8 6 分 一水盐体系相图如下图所示 指 出相区 1 2 3 4 5 中各相是什么 f 点 D B E F 代表的是什么相 类别 相 态 自由度 1 S 1和 S2的不饱和溶液 2 2 S 1 S1的饱和溶液 1 3 S 2 S2的饱和溶液 1 4 S 1 B 溶液 F 0 5 S1 S2 B 0 物理化学试题 第 48 页 类别 相 态 自由度 D S 1的饱和溶液 0 B S2 10H2O 0 E B 的饱和溶液 0 F 同时饱和 S1和 B 的溶液 0 物理化学试题 第 49 页 H2O S1 NH4Cl S2 Na2SO4 D E B S2 10H2O F 1 2 3 4 5 物理化学试题 第 50 页 9 8 分 查表可知 o1 fm2 H O l237 19 kJ molG i o1 fm2 H O g228 60 kJ molG i 请解释为什么会有此差别 2 H O l3170 Pap 答 可以设计如下的可逆过程 物理化学试题 第 51 页 o fm2 12 3 H O go 2 0 2 0o 22 H O g H O g 3170 Pa H O l 3170 Pa H O l G GG G p p 稳定单质 oo fm2fm2 1 H O lH O g 8 314298 153170 228 60ln 1000101325 237 19 kJ mol GGGGG i 123 物理化学试题 第 52 页 10 5 分 有人研制了一种装置 如图所示 中间通入压缩空气 两边分别出冷空气和热空 气 试根据热力学第二定律判断这一过程能否发 生 空气视为理想气体 Cp m 29 3 J K 1 mol 1 物理化学试题 第 53 页 点评 该过程是不同温度气体混合过程的逆 过程 2 mol 空气 404 kPa 21 1 mol 空气 101 kPa 60 1 mol 空气 101 kPa 18 物理化学试题 第 54 页 m m 1 18273 15 ln 21273 15 60273 154 ln2 ln 21273 151 22 679 J K p p SCR CRR i 0 Q T Q S T 所以分离过程可以进行 物理化学试题 第 55 页 三 计算题 共 60 分 10 分 小题 1 25 碳酸水溶液的电导率为 1 87 10 4 S m 1 配制此溶液的水的电导率为 6 10 6 S m 1 假定只需考虑碳酸的一级解离 且已知其 解离常数 o7 4 31 10K 求此碳酸溶液的浓 度 已知 4 m H 349 82 10 S m2 mol 1 4 m3 HCO 44 5 10 S m2 mol 1 解 物理化学试题 第 56 页 46 41 H COH O 1 87 106 10 1 81 10 S m i 232 溶液 根据离子独立移动定律 有 mmm3 44 421 H COHHCO 349 82 1044 5 10 394 32 10 S m mol ii 23 物理化学试题 第 57 页 233 H COHHCO 00 111 c ccc 2 o o 1 c K c i oo 1Kc c 物理化学试题 第 58 页 mm c oo m oo 10001 1 10001 Kc c K c 物理化学试题 第 59 页 1 oo m 1 4 47 1 1000 1 01 10 1 1000394 32 104 31 10 0 144 K c 物理化学试题 第 60 页 2 o o 2 o 7 1 0 144 10 144 4 31 10 c K c c c i i 53 23 1 78 10 mol dm 1 78 10 mol m c i i 这道题是电导测定的综合运用 近年来未出 现过的试题 物理化学试题 第 61 页 2 将 1 958 10 3 mol 的 I2 g 放入体积为 0 25 dm3的石英容器中 高温下进行反应 I2 g 2I g 在 1073 K 时 测得容器内的平衡气体 总压力为 74 393 kPa 已知 1273 K 时 此反应的 平衡常数 Kp 16 598 kPa 假定反应热不随温度 变化 求 1 958 10 3 mol 的 I2 g 在 1073 K 完 全分解时的热效应 解 1073 K 时反应平衡时的总物质的量 物理化学试题 第 62 页 3 3 743930 25 10 2 085 10 mol 8 314 1073 n 设平衡时被分解为 I g 的物质的量为 n 则该 反应的物料关系 I2 g 2I g 开始时 1 958 10 3 0 平衡时 1 958 10 3 n 2 n 33 2 085 101 958 102nn n 1 27 10 4 mol 物理化学试题 第 63 页 根据理想气体状态方程分别计算 I2 g 和 I g 的分压 2 34 I 3 3 1 958 101 27 10 8 314 1073 0 25 10 65 337 10 Pa g p 4 I 3 3 2 1 27 108 314 1073 0 25 10 9 064 10 Pa g p 因此可以计算压力平衡常数 物理化学试题 第 64 页 2 2 2 I g I 9 064 1073 K 0 795 kPa 65 337 p g p K p 根据范霍夫方程计算反应热效应 rm 1073 K 11 ln 1273 K 12731073 p p K H KR 1 rm 172 542 kJ molH i 物理化学试题 第 65 页 3 二甲醚的气相分解反应是一级反应 CH3OCH3 g CH4 g H2 g CO g 504 K时把二甲醚充入真空器内 测得反应到777 s 时容器内压力为 65000 Pa 反应无限长时间容 器内压力为 124000 Pa 计算 504 K 时 1 反 应速率常数 2 反应半衰期 3 当容器内压 力 83000 Pa 时反应所需时间 解 物理化学试题 第 66 页 3342 0 000 000 CH OCH gCH gH gCO g 0 p ppppppp ppp 000 0 32 t ppp 总 0 3 2 t pp p 总 物理化学试题 第 67 页 0 0 3pp pp 总 总 0 0 0 0 0 41 2 111 lnlnln 3 2 124000 2 1 3 ln 77712400065000 4 34 10 s t tt ppp k pp tpttpp 总总 总 总总 物理化学试题 第 68 页 2 1 2 ln2 1596 8 st k 4 04 124000 2 2 11 3 4 34 10lnln 12400083000 t p tppt 总 总总 t 1615 7 s 物理化学试题 第 69 页 4 某溶液中的反应 A B P 当 43 A 0 1 10 mol dmc i 23 B 0 1 10 mol dmc i时 实验测得不同温度下吸光度 A 随时间的变化 如下表 T min 0 57 130 A 298 K 1 390 1 030 0 706 0 100 A 308 K 1 460 0 542 0 210 0 110 当固定 43 A 0 1 10 mol dmc i改变 cB 0时 实验 物理化学试题 第 70 页 测得 1 2 t随 cB 0的变化 298 K 如下 cB 0 mol dm 3 1 10 2 2 10 2 1 2 t min 120 30 设速率方程为 AB ab rkc c 求 a b 及 k 和 Ea 解 设对 A 是一级反应 对 B 是二级反应 则当 A 的起始浓度不变 改变 B 的起始浓度时 A 的半衰期为 物理化学试题 第 71 页 kc t 2 0 B 2ln 2 1 从中可以看出 当 cB 0变为 2 cB 0时 2 1t降为原 来的 1 4 这和题中所给的条件一致 因此 a 1 b 2 k 22 101 2ln 120 k 57 76 mol dm 3 2 min 1 物理化学试题 第 72 页 另外也可以从题中的吸光度数据 计算速率 常数 kt AA AA 0 ln 代入相关数据 得 298 K 时 k 5 78 10 3 min 1 308 K 时 k 2 0 10 2 min 1 有了这两个数据 则可将之代入 Arrhenius 公式 物理化学试题 第 73 页 298 1 308 1 314 8100